CO2-Ausstoß bei der Batterie-Herstellung

[JoDa]

Wie kann ich den "CO2-Rucksack" meiner Traktionsbatterie abschätzen, wenn es offensichtlich keine exakten Zahlen dafür gibt?

Antwort:
Nehmen wir als Beispiel das bis Dato in Europa meistverkaufte Elektroauto die Renault ZOE.
Sie wurde ab 2013 mit einem 22kWh-Akku mit 290kg verkauft.
Bei nahezu unverändertem Batteriegewicht wird sie seit 2017 mit 41kWh (mit 326kg) und seit Anfang 2020 mit 52kWh (mit 326kg) verkauft!
Da der CO2 Ausstoß proportional zur Masse ist hat sich also trotz mehr als Verdopplung der Batteriekapazität der CO2-Ausstoß pro Batterie kaum verändert!
Der CO2 Ausstoß sollte daher pro kg und nicht pro kWh angegeben werden!
Die von mir vorgeschlagene Näherungsformel lautet daher: kgCO2äqu=kgAkku * x

Laut den Werksangaben des Ford Fokus ist x=11 wobei ca. die Hälfte des CO2 Ausstoßes vom elektrischen Stromverbrauch der Zellen- und Batteriefertigung stammt. Ähnliches besagt die zitierte ICCT-Studie:"Approximately half of a battery’s emissions come from electricity used in the manufacturing process."
Daher setze ich x=11 beim Strommix in den USA oder Südkorea, x=6 bei Verwendung von 100%-Ökostrom
D.h: Entscheidend ist nicht in welchem Land die Fabriken stehen, sondern ob zusätzlich zu den Fabriken auch neue regenerative Kraftwerke gebaut werden!
Z.B.: Das derzeit weltweit meistverkaufte Elektroauto der Tesla3 hat in der Ausführung Long Range einen 75kWh-Akku mit 478kg. Der Akku wird in einer Fabrik produziert die laut Tesla zu 100% aus selbst produziertem Ökostrom (Photovoltaik und Windkraftwerke) versorgt wird.
Daher ergibt sich aus meiner Näherungsformel 478kg*6=2868kg rund 2,9 tCO2äqu.
Also weniger als für meine 22kWh ZOE aus dem Jahr 2013 mit Südkoreanischem Strommix: 290kg*11=3190kg rund 3,2tCO2äqu !

[Gerhard]

Ist das wirklich interessant, der CO2 Ausstoß? Schließlich hat CO2 nichts mit dem Klima zu tun.

[JoDa]

Nachfolgend die finale Version meiner Antwort, womit dann das Thema auch für mich erledigt ist.

Wie kann ich den "Treibhausgas-Rucksack" meiner Traktionsbatterie abschätzen?

Nehmen wir als Beispiel das bis Dato in Europa meistverkaufte Elektroauto die Renault ZOE.
Sie wurde ab Anfang 2013 mit einer Speicherenergie von 22kWh und einem Akkumasse von 290kg verkauft.
Seit Anfang 2017 wird sie mit mit einem Akku mit 41kWh und 305kg verkauft.
Seit Anfang 2020 mit einem Akku mit 52kWh und 326kg. (Daten jeweils laut Preisliste.)
Da der CO2 Ausstoß proportional zum Materialaufwand und damit zur Masse ist, hat sich demnach bei der Renault ZOE trotz mehr als Verdopplung der Batteriekapazität der CO2-Ausstoß pro Batterie kaum erhöht! (Die Zellen wurden für alle drei Akkus von der Firma LG Chem in Südkorea gefertigt und in Frankreich zur Batterie zusammen gebaut.)

Der "Treibhausgas-Rucksack" in Tonnen t (=CO2-Äquivalent von der Förderung der Rohstoffe, über die Zellfertigung bis zur fertigen Batterie), sollte daher nicht wie üblich pro Speicherenergie in Kilowattstunden kWh angegeben werden sondern pro Akkumasse in Tonnen t !
Die Autohersteller veröffentlichen aber keine konkreten Zahlen. (Auch Tesla nicht.) Einzig Ford hat für den ab 2012 verkauften Ford Focus mit 24kWh Akkus alle Zahlen veröffentlicht: "3.4 metric tonnes of CO2-eq (140 kg CO2-eq per kWh or 11 kg CO2-eq per kg of battery)"
Laut den Werksangaben des Ford Focus werden 11 Tonnen CO2-Äquivalent pro Tonne Akkumasse erzeugt, wobei 45% der Treibhausgasemissionen von der Zellen- und Batteriefertigung stammt.
Das ICCT (International Council on Clean Transportation) hat im Feb. 2018 eine Vergleichsstudie zum Thema veröffentlicht in der 10 Studien verglichen wurden die zwischen 2015 und 2017 veröffentlicht wurden. (Die Bandbreite betrug 30 bis 494 kg CO2 pro kWh!) Dort heißt es:"Approximately half of a battery’s emissions come from electricity used in the manufacturing process."
Daher setze ich den "Treibhausgas-Faktor" =11 bei Verwendung des CO2 reichen Strommixes der USA oder Südkoreas.
Bei Verwendung von 100%-Ökostrom setze ich den Treibhausgas-Faktor gleich 6.
Entscheidend ist also nicht nur in welchem Land die Fabriken stehen, sondern ob zur Energieversorgung dieser Fabriken auch neue regenerative Kraftwerke gebaut werden!

1. Beispiel: Meine 2014 gekaufte Renault ZOE mit 22kWh-Akku
Näherungsformel: Akkumasse . Treibhausgas-Faktor = 0,29t . 11 = 3,2t

2. Beispiel: Aktuelle Renault ZOE mit 52kWh-Akku
Näherungsformel: Akkumasse . Treibhausgas-Faktor = 0,326t . 11 = 3,6t

3. Beispiel: Tesla 3 mit 75kWh-Akku
Das derzeit weltweit meistverkaufte Elektroauto ist der Tesla3. Er hat in der Ausführung Long Range einen 75kWh-Akku mit 478kg. Der Akku wird in einer Fabrik produziert die laut Tesla zu 100% aus selbst produziertem Ökostrom versorgt wird. (Dazu hat Tesla auf und um seine Gigafactory große Photovoltaikanlagen und Windkraftwerke gebaut.)
Näherungsformel: Akkumasse . Treibhausgas-Faktor = 0,478t . 6 = 2,9 t

Mit der Näherungsformel Akkumasse . Treibhausgas-Faktor kannst du für jedes Elektroauto den "Treibhausgas-Rucksack" des Akkus abschätzen.
1.) Akkumasse (Zellen + Gehäuse) im Internet suchen.
2.) Zellenfabrik im Internet suchen und schauen ob sie regenerative Kraftwerke errichten. Ansonsten den CO2-Wert des Strommixes des Landes berücksichtigen. Damit dann den "Treibhausgas-Faktor" abschätzen.

[Alex1]

Ich weiß nicht, ob man so einfach rechnen kann. Aber es hilft auf jeden Fall, den Dummzweiflern etwas Wind aus den Segeln zu nehmen.

[JoDa]

+1@Alex1
Leider gibt es von den Autoherstellern keine Zahlen.
Die vielen Studien zeigen nur, dass die Bandbreite sehr groß ist. Da mehrere Faktoren das Ergebnis stark beeinflussen.
Von diesen Faktoren habe ich versucht die Energiedichte in kWh/kg und die Herkunft der elektrischen Energie (CO2-Anteil im Strommix) zu berücksichtigen.
Nicht berücksichtigt habe ich die unterschiedlichen Herkunftsorte der Rohstoffe und die Zellchemie (NCM oder NCA, unterschiedliche Mengenverhältnisse der Kathodenmetalle), da es m.E. nahezu unmöglich ist diese Faktoren den einzelnen Akkuherstellern zuzuordnen.

[mweisEl]

Das IVL hat im Auftrag der schwedischen Energieagentur zwei Metastudien zu den CO2-Emissionen bei der Batterieproduktion veröffentlicht. Wurde 2017 noch ein CO2-Äquivalent von 150 bis 200 Kilogramm (kg) pro Kilowattstunde (kWh) Kapazität erhoben, sind es bei einer erneuten Ergebung 2019 nur noch 61 bis 146 kg.

Letztere Zahl als obere Spanne kann man für BEV nicht so stehen lassen. Laut der IVL-Studie gilt diese Zahl für kleinere PHEV-Batterien die z.B. eine extrem hohe Strombelastbarkeit haben müssen:

Conclusions: Based on the new data, filtered by the reporting transparency, an estimate of 61-106kg CO2-eq/kWh battery capacity was calculated for NMC batteries in light-duty vehicles. The interval mainly depends on the electricity mix and the energy source of heating required in cell production. If data with less transparency are included the maximum value is 146kg CO2-eq/kWh for smaller PHEV batteries.

D.h. für BEV-PKW nimmt die neue Schwedenstudie eine Spanne von 61-106kg CO2-eq pro Kilowattstunde Batteriekapazität an.

[Alex1]

Danke, dann hat die Zoé mit 41 kWh also - konservativ gerechnet - ca. 4 Tonnen CO2-Rucksack, was ca. 1,.300 Liter Diesel entspricht oder 26.000 km.

Freundlicher gerechnet sind es dann 13.000 km

[zoppotrump]

Hat VW mal gesagt, wie sie ihre Batterien für den neuen iD.3 bauen bezüglich CO2?

[SRAM]

Ja: https://www.volkswagen-newsroom.com/de/ ... utral-5523

Gruß SRAM

[Alex1]

Hört sich gut an, wenn es mal stimmt. VW hat ja noch nie betrogen...

Damit ist die eMobilität jetzt auch "offiziell" die bei Weitem grünste Art der individuellen motorisierten Mobilität

Von Wasserstoff weit und breit nichts zu sehen...